行星探测航天器天线技术PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1技术需求 3

1.1.1分配给深空通信的频段 4

1.1.2推荐的接入链路频段 4

1.2反射面天线设计分析技术 5

1.2.1天线辐射方向图分析 5

1.2.2馈源喇叭分析 12

1.2.3球面波分析 14

1.2.4双反射器赋形 15

1.2.5双色面反射器分析 17

1.2.6网状结构分析 21

1.3线天线 27

1.3.1理论公式 27

1.3.2任意形状线和线连接 29

1.4微带天线的分析、设计与应用 29

1.4.1引言 29

1.4.2技术背景 30

1.4.3分析、设计和CAD工具 35

1.4.4航天器应用 49

1.4.5概括和结论 52

1.5天线测量 52

1.5.1远场测量 54

1.5.2近场测量 57

1.5.3结论 62

参考文献 63

第2章 早期时代 73

2.1探索者Ⅰ号 74

2.2先驱者3号和4号 75

2.3徘徊者号计划 77

2.3.1高增益天线系统 79

2.3.2全向天线 84

2.4勘测者号 87

2.4.1勘测者号无线电开关网络和天线系统 88

2.4.2高增益平面天线阵 89

参考文献 92

第3章 行星飞越 94

3.1水手系列 95

3.1.1水手1号和2号 95

3.1.2水手5号 97

3.1.3水手10号 100

3.2飞向外行星的旅行者号任务 103

3.2.1旅行者号S/X频段天线分系统 105

3.2.2要求 106

3.2.3旅行者号高增益天线 106

3.2.4旅行者号S频段馈源和低增益天线设计 111

3.2.5旅行者号频率选择表面（FSS）副反射面 116

参考文献 117

第4章 火星任务 119

4.1火星任务概况 119

4.2 NASA火星轨道器/着陆器 122

4.2.1水手3号和4号 122

4.2.2水手6号和7号 123

4.2.3水手8号和9号 126

4.2.4海盗号 126

4.2.5火星观测者 129

4.2.6火星全球勘测者 130

4.2.7火星气候轨道器 132

4.2.8火星极地着陆器 133

4.2.9火星奥德赛 134

4.3火星漫游器 134

4.3.1火星探路者 134

4.3.2火星探测漫游器 144

4.4后续的火星探测 154

参考文献 158

第5章 轨道飞行器 161

5.1探测金星的麦哲伦号 161

5.1.1麦哲伦号航天器 164

5.1.2高增益天线分系统 165

5.1.3中增益天线 166

5.1.4麦哲伦号的高度计天线 167

5.2伽利略号天线系统 170

5.2.1任务描述 173

5.2.2要求 174

5.2.3高增益天线的权衡研究 179

5.2.4挑战者号失事之后的改进 180

5.2.5选定的高增益天线设计 182

5.2.6射频系统——高增益天线 185

5.2.7低增益天线系统 192

5.2.8结论 197

5.3卡西尼号高增益天线分系统 198

5.3.1对高增益天线的要求和限制因素 199

5.3.2布局选择 201

5.3.3天线建模和分系统设计 205

5.3.4 S频段的天线性能 219

5.3.5 X频段的天线性能 220

5.3.6 Ku频段的天线性能 221

5.3.7 Ka频段的天线性能 225

5.3.8结论 226

参考文献 227

第6章 用于地球科学的星载SAR天线 233

6.1概述 233

6.2星载地球科学SAR天线的特性 235

6.3海洋卫星SIR-A和SIR-B星载天线 243

6.4 SIR-C和SRTM天线 247

6.5未来的天线技术和总结评价 257

6.5.1天线结构技术 258

6.5.2电磁辐射体技术 258

6.5.3天线电子器件技术 259

参考文献 260

第7章 星载测量设备组件 262

7.1辐射计 262

7.1.1微波（大气）探测单元 263

7.1.2海洋卫星和Nimbus-7卫星上的多频段扫描微波辐射计 265

7.1.3 TOPEX/海神水汽辐射计 269

7.1.4詹森（Jason）微波辐射计 272

7.1.5罗塞塔（Rosetta）轨道器上的微波测量设备 274

7.2微波边缘探测器（MLS） 277

7.2.1 UARS MLS 278

7.3地球观测系统（EOS）MLS 285

7.3.1天线要求 286

7.3.2折中考虑 287

7.3.3选择的设计方案 288

7.3.4辐射计未来的任务 293

7.4散射仪 293

7.4.1扇形波束测量设备：海洋A星散射仪 294

7.4.2扇形波束测量设备：NASA散射仪（NSCAT） 295

7.4.3笔形波束散射仪：QuikSCAT和SeaWinds 300

7.4.4未来的散射仪任务 303

7.5测云卫星系统（CloudSat） 303

7.5.1云团截面测量雷达（CPR） 304

7.5.2天线要求 305

7.5.3准光学传输系统线（QOTL） 306

7.5.4校准天线 309

7.5.5测量结果 314

7.6宽刈幅海洋高度计 315

7.6.1天线要求 316

7.6.2贴片阵元设计 318

7.6.3馈源设计 319

7.6.4样机测试结果 322

7.6.5结论 324

7.7总结 325

参考文献 326

第8章 天线系统机械结构的发展 332

8.1具有历史意义的天线系统 332

8.1.1回声气球 332

8.1.2轨道建造示范项目 333

8.1.3电控赋形薄膜反射天线 334

8.1.4 Lockheed缠绕肋天线 335

8.1.5 Astro网状反射体 336

8.1.6充气天线试验 337

8.1.7大型雷达天线计划 338

8.2实用性 340

8.2.1机械结构 340

8.2.2其他机械设计考虑 344

8.3天线技术发展 346

8.3.1任务的技术驱动 346

8.3.2关键技术与要求 346

8.3.3技术发展水平评估 348

8.3.4技术发展途径 348

8.4未来天线系统的发展 350

8.4.1雷达高度计 351

8.4.2合成孔径雷达 351

8.4.3大气雷达 351

8.4.4散射仪 352

8.5结束语 352

参考文献 354

第9章 各种类型的其他天线 356

9.1太阳探测器天线 356

9.1.1太阳探测器描述 356

9.1.2天线技术要求 357

9.1.3太阳探测器的热保护罩/抛物面天线 358

9.1.4频率和馈源要求 359

9.1.5馈源设计 359

9.2深度撞击任务S频段贴片阵列天线 363

9.2.1深度撞击任务描述 363

9.2.2天线的技术要求 364

9.2.3天线设计 365

9.2.4测量结果 370

9.2.5环境试验 373

9.2.6当前状态 376

参考文献 376

第10章 针对未来任务的星载天线研究及发展动向 378

10.1充气式阵列天线 379

10.1.1充气式L频段SAR阵列天线 380

10.1.2 Ka频段3m反射阵 382

10.1.3充气式阵列天线的技术挑战 388

10.2可折叠框架支撑的薄膜阵列天线 391

10.2.1天线描述 392

10.2.2天线性能测试 394

10.3用于波束扫描的薄膜阵列天线 395

10.3.1天线描述 397

10.3.2天线性能测试结果 397

10.4印制反射阵天线 400

10.4.1印制反射阵天线的优点和缺点 402

10.4.2发展历史回顾 402

10.4.3分析和设计程序 404

10.4.4带宽问题 408

10.5应用和近期发展 409

10.6小结 413

参考文献 413

缩略语 418